龙龙岩学院毕毕业设计 题目： 宠物自动饮水喂食器的设计与开发 专业： 电子信息工程 学号： 2014041833 作者： 张惠珊 指导教师(职称)：陈晶晶(讲师) 2016年 5月 25日年宠物自动饮水喂食器的设计与开发【摘要】为了解决主人不在家而无法正常对宠物进行饮水喂食，导致宠物身体不健康这一情况，本文设计了宠物自动饮水喂食器。宠物自动饮水喂食器主要由单片机最小系统、水位检测系统、温度检测系统、饲料检测系统、按键控制系统、LCD1602液晶显示系统组成。单片机系统需要正常工作必须保证最小系统工作正常，宠物自动饮水喂食器的饮水过程是通过超声波检测水位，若检测到的水位低于设定水位就开启加水功能；通过DS18B20温度传感器检测当前温度，若检测到的温度低于设定温度则开启加温功能；液晶屏显示当前水位及温度和设定水位及温度。喂食过程是通过光电传感器检测饲料是否存在，若检测到饲料不存在，则开启加饲料功能。【关键字】宠物自动饮水喂食器 单片机 饲料检测 LCD1602液晶The design and development of pet automatic drinking water feeder 【Abstract】In order to solve the problem that the owner is not at home and can not normally carry on drinking water to the pet, the pet body is not healthy, the automatic drinking water feeding device is designed.Pet automatic drinking feeding device mainly consists of a single chip microcomputer system, a water level detection system, a temperature detection system, a feed detection system, a key control system and a LCD1602 liquid crystal display system. SCM system need to work properly to ensure the normal work of the minimum system, pet automatic drinking water feeder is through ultrasonic detection of water level, if the detected level is lower than the set water level open water function; through DS18B20 temperature sensor to detect the current temperature, if the detected temperature is lower than the set temperature open heating function; LCD screen display and setting water level and temperature of the water level and temperature. Feeding process is through the photoelectric sensor to detect the existence of the feed, if the feed does not exist, then open the feed function.【Key Words】Pet automatic drinking feeder single chip feed detection LCD1602 liquid crystal宠宠物自动饮水喂食器目 录第1章 引 言11.1 研究意义11.2发展与现状11.3研究内容与要求1第2章 总体方案设计32.1 设计思路32.2 设计方案32.2.1 单片机的选择32.2.2 显示器的选择42.2.3 主检测模块器件的选择42.3 总体方案4第3章 硬件设计63.1 单片机模块设计63.1.1 STC89C52介绍63.1.2 单片机最小系统73.2 LCD1602模块设计83.2.1 LCD1602原理83.2.2 LCD1602接口电路设计83.3 按键模块设计93.4 DS18B20模块设计93.4.1 DS18B20介绍103.4.2 DS18B20接口电路设计103.5 HC-SR04模块设计113.5.1 HC-SR04原理113.5.2 HC-SR04接口电路设计113.6 TLN104/TLP104红外对管光电传感器模块设计123.6.1 TLN104/TLP104红外对管光电传感器模块介绍123.6.2 TLN104/TLP104红外对管光电传感器接口电路设计123.7 加水加温喂食模块设计13第4章 软件设计144.1 主程序模块设计144.2 子模块设计154.2.1 按键模块154.2.2 DS18B20模块164.2.3 HC-RC04模块174.2.4 LCD1602显示模块17第5章 系统调试195.1 调试过程195.2 测试结果19第6章 结 论22致 谢23参考文献24附 录25附录1：原理图25附录2 ：PCB图26附录3：程序27第1章 引 言 本章主要介绍宠物自动饮水喂食器的研究意义，国内外发展与现状，以此提出本论文的研究主题。1.1 研究意义随着我国社会经济水平的快速发展以及城市化进程的不断加速，很明显我国国民的生活水平不断得到提高，而宠物业也因此得到飞速的发展。现如今家庭宠物的饲养已经成为城市居民生活消遣的新方式，而且饲养宠物的观念也与以往大不相同，其中宠物的喂养就是人们最为关心的问题。不过目前宠物主要还是依靠人工进行喂养。而且随着人们生活水平不断的提高，人们开始侧重于精神的追求，很多年轻人和老年人都会收养自己的宠物，但是年轻人大多时间都忙于工作，老年人可能由于记忆或者身体不便等原因，有时候可能顾及不到自己的宠物，那么宠物很有可能因为缺水或者饥饿而导致不健康成长或者死亡。如果是这样的话对于宠物的伤害是非常大的。因此就急需一种能自动加水喂食的装置，以保证宠物饮食正常。人们可以在对宠物喂水和喂料上无需发费多余的时间即可很好的照顾自己的宠物，具有极大的市场价值和经济效益。1.2发展与现状随着微处理器及传感器技术的不断发展，人们开始将单片机应用到宠物自动饮水喂食器上，由于单片机具有智能特性，就非常容易可以实现自动化的控制。目前市场上也有很多这样的宠物自动喂食控制装置，比如定时喂食装置，但是大多数宠物自动饮水喂食器都只是简单的功能，并不能确保宠物是否正常饮食。所以市场上的宠物自动饮水喂食器都有一些不足之处。首先目前市场上的宠物自动饮水喂食器装置不能实现温度的检测，如果宠物对食物或水位的温度有要求，那么它将不符合这个需求。其次市场上的宠物自动饮水喂食器装置没有人机界面，人们不能很好地去查看当前宠物喂食器的一些信息。最后市场上的宠物自动饮水喂食器装置没有按键设定功能，只是一个简单的控制加水和加料，不能很好地去控制自动装置在什么情况下进行加水什么情况下加料，其应用的范围比较局限。1.3研究内容与要求针对市场上的宠物自动饮水喂食器的不足之处，本设计采用了新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机作为该系统的主控制器，通过多种传感器应用的结合以及软件的编写，制作一个多种功能于一身的宠物自动饮水喂食器。本次设计的重点在于对宠物自动饮水喂食器做出产品需求分析和可行性分析。在分析的过程中，我们还要简化一些需求，保证每一个功能都是用户需求的，而不是简单的功能叠加，同时前期正确的产品需求分析也有利于产品的顺利开发，避免了一些不必要的麻烦，如功能问题。除此之外，还必须对产品整体设计进行可行性分析，确保产品没有失误。我的设计主要是实现一下功能：（1）加水：通过超声波检测水位，若检测到的水位低于设定水位（设定水位可通过按键调节），则开启加水功能，并在液晶屏显示当前与设定的水位；（2）加温：通过温度传感器检测当前温度，若检测到的温度低于设定温度（设定温度可通过按键调节），则开启加温功能，并在液晶屏显示当前与设定的温度；（3）加料：通过光电传感器检测饲料是否存在，若检测到饲料不存在，则开启加饲料功能。系统只要一次设定好温度值和水位高度值就可以实现自动控制加水和加温及加料，就可真正实现了自动控制，节省了人们的实践，也保障了宠物的身体饮食正常，具有极大的市场价值和经济效益。第2章 总体方案设计2.1 设计思路 本文设计的是宠物自动饮水喂食器，它主要要实现自动加水加温喂食功能。即检测到的水位与温度低于我的设定值，就开启加水加温喂食功能，还能按键调整设定水位与温度，并能显示设定与检测水位与温度值。在电路设计中，系统主要由主控器，测温模块，水位检测模块，食物检测模块，显示模块，按键模块和加温加水喂食模块组成。如图2-1所示：核心控制器水位检测模块 测温模块食物检测模块 按键模块加水加温加料mokuai显示模块mmokuaimokuai图2-1 设计思路图2.2 设计方案2.2.1 单片机的选择到目前为止，实用的单片机型号已经非常多了，AT89C51，AT89S51和52，还有功能增强型的STC51系列等，对于51系列比较常用的是这些。除了51单片机还有比较常用的有AVR和STM32型号的单片机，再上去就是ARM处理器了，对于这种的单片机我们设计中不考虑，主要是由于实际当中用这个芯片浪费，而且操作比较难。因此在51和AVR还有STM32当中我们可以选择其中一种作为本设计系统内的主控制器。对于AVR单片机，现在市场上的应用已经比较少了，此芯片功能比较多，但是其价格是非常贵的，由于后面出现了STM32芯片，AVR的应用已经非常小了，因此出于成本考虑，设计中不采用AVR芯片。对于STM32，STM32是ARM处理器内的一种，其内部功能是非常强大的，由于本设计只需要对温度和水位进行检测并显示和控制，因此应用的功能是非常少的。而且由于STM32配置是很复杂的，不易于操作，因此STM32芯片也不加考虑，最后可以在51单片机内进行选择，由于51系列的单片机非常多，其中STC系列的单片机，STC内存比较大，功能也比较多，可以选择此芯片，但是STC51系列的芯片有非常多，基于内存大小及价格考虑，我们最终选择中等合适的STC89C52RC单片机。此单片机除了拥有51单片机全部功能外，还有就是其价格非常便宜，对于一般设计者都非常容易上手。2.2.2 显示器的选择由于